import com.sun.org.apache.regexp.internal.RE;

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Queue;

public class BinaryTree {
    static class TreeNode {
        public int val;   //数据域
        public TreeNode left;  //左孩子的引用
        public TreeNode right; //右孩子的引用

        //提供构造方法，初始化节点

        public TreeNode(char val) {
            this.val = val;
        }
    }

    public TreeNode root;  // 根节点的引用

    public TreeNode createTree() {
        TreeNode A = new TreeNode('A');    //对应的ascill码是65
        TreeNode B = new TreeNode('B');
        TreeNode C = new TreeNode('C');
        TreeNode D = new TreeNode('D');
        TreeNode E = new TreeNode('E');
        TreeNode F = new TreeNode('F');
        TreeNode G = new TreeNode('G');
        TreeNode H = new TreeNode('H');
        A.left = B;
        A.right = C;
        B.left = D;
        B.right = E;
        C.left = F;
        C.right = G;
        //E.right = H;
        this.root = A;
        return root;
    }

    // 前序遍历  根   左子树  右子树   递归
    public void preOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        System.out.print(root.val + " ");
        preOrder(root.left);
        preOrder(root.right);
    }

    // 中序遍历    左子树 根  右子树   递归
    public void inOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        preOrder(root.left);
        System.out.print(root.val + " ");
        preOrder(root.right);
    }

    // 后序遍历   左子树  右子树 根  递归
    public void postOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        preOrder(root.left);
        preOrder(root.right);
        System.out.print(root.val + " ");
    }


    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> list = new LinkedList<>();
        if (root == null) {
            return list;
        }
        list.add(root.val);   //注意题中给的val是整数
        //我们这里是Character类型的
        //用于记录左树中的值
        List<Integer> leftTree = preorderTraversal(root.left);
        //把左树中的值添加到list链表中去
        list.addAll(leftTree);
        List<Integer> rightTree = preorderTraversal(root.right);
        //把右树中的值添加到list链表中去
        list.addAll(rightTree);
        return list;
    }


    // 获取树中节点的个数
    // 时间复杂度：O(N)，需要遍历每一个节点，最坏有N个节点
    // 空间复杂度：  O(logN) 即是树的高度(一般考虑完全二叉树)，最坏情况，单分枝树O(N)
    //获取树中的节点个数  递归的写法
    //即是子问题思路：求出左边节点的个数，求出右边节点的个数，相加再加1即可
    public int size(TreeNode root) {

        if (root == null) {
            return 0;   //没有叶子节点返回0
        }
        int countLeft = size(root.left);
        int countRight = size(root.right);
        return countLeft + countRight + 1;
    }

    public int count;  //这是定义了一个成员变量，多次调用的话count值会不一样
    //获取树中的节点个数  非递归的写法 遇到不为空的节点就加1

    public int size2(TreeNode root) {

        if (root == null) {
            return 0;   //没有叶子节点返回0
        }
        count++;
        int countLeft = size(root.left);
        int countRight = size(root.right);
        return count;
    }

    // 获取叶子节点的个数
    public int leafSize;

    int getLeafNodeCount(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        if (root.left == null && root.right == null) {
            return leafSize++;
        }
        getLeafNodeCount(root.left);
        getLeafNodeCount(root.right);
        return leafSize;
    }

    // 子问题思路(左边个数 + 右边个数)
    // 获取第K层节点的个数
    int getKLevelNodeCount(TreeNode root, int k) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        if (k == 1) {
            return 1;
        }
        int leftSize = getKLevelNodeCount(root.left, k - 1);
        int rightSize = getKLevelNodeCount(root.right, k - 1);
        return leftSize + rightSize;
    }

    //子问题思路，求左树和右数的最高度加1
    // 获取二叉树的高度
    public int getHeight(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        int left = getHeight(root.left);
        int right = getHeight(root.right);
        return (left > right) ? (left + 1) : (right + 1);
    }

    // 检测值为value的元素是否存在
    public TreeNode find(TreeNode root, int val) {
        if (root == null) {
            return null;
        }
        if (root.val == val) {
            return root;
        }
        TreeNode leftTree = find(root.left, val);
        if (leftTree != null) {
            return leftTree;
        }
        TreeNode rightTree = find(root.right, val);
        if (rightTree != null) {
            return rightTree;
        }
        return null;  //说明没有找到
    }

    //层序遍历
    public void levelOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode cur = queue.poll();  //弹出这个节点并打印
            System.out.print(cur.val + " ");
            //下面就是把根的左右子树给入到队列中
            if(cur.left != null) {
                queue.offer(cur.left);
            }
            if(cur.right != null) {
                queue.offer(cur.right);
            }
        }
    }

    /**
     * 力扣100.相同的树
     * 时间复杂度：O(min(m,n))
     * 空间复杂度：
     *
     * @param p
     * @param q
     * @return
     */
    public boolean isSameTree(TreeNode p, TreeNode q) {
        if ((p == null && q != null) || (p != null && q == null)) {
            return false;
        }
        /**
         *      if ((p == null && q == null) || (p != null && q != null && p.val == q.val)) {
         return true;
         //注意右边写的有问题，p.val == q.val 不一定要返回true，还要看子树，但是可以判断的是值不相等，一定返回false
         }
         *
         */
        if (p == null && q == null) {
            return true;
        }
        if (p.val != q.val)
            return false;
//            boolean flg = isSameTree(p.left, q.left);
//            if (flg == false) return false;
//            boolean flg2 = isSameTree(p.right, q.right);
//            if (flg2 == false) return false;
//            return true;

        //上述代码可以简写成
        return isSameTree(p.left, q.left) && isSameTree(p.right, q.right);

    }


    //力扣572.判断是否是子树 (简单题目)
    public boolean isSubtree(TreeNode root, TreeNode subRoot) {
        //注意

        if (isSameTree(root, subRoot)) {
            return true;
        }
        //走到这说明不是相同的树，有可能是子树
        return isSubtree(root.left, subRoot) || isSubtree(root.right, subRoot);
    }


    //力扣226.反转二叉树(简单题目)
    //思路，交换左树和右树，每次都是交换左树和右树
    public TreeNode invertTree(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return null;
        }
        //交换左右节点
        TreeNode tmp = root.left;
        root.left = root.right;
        root.right = tmp;

        //递归
        invertTree(root.left);
        invertTree(root.right);
        return root;
    }

    //力扣110.判断是不是平衡二叉树(简单题目)
    //时间复杂度是 O(n * 2) 每个节点都要算n遍，共有n个节点
    public boolean isBalanced(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return true;
        }
        //求左子树的高度
        int leftHight = getHeight(root.left);
        //求右子树的高度
        int rihgtHight = getHeight(root.right);

        //需要高度差不超过2，并且左右子树也满足
        return Math.abs(leftHight - rihgtHight) < 2
                && isBalanced(root.left)
                && isBalanced(root.right);

    }

    //力扣110.判断是不是平衡二叉树 (改良版，时间复杂度降低，O(N))
    //思路就是 在求根节点高度的过程中就判断左，右子树是不是平衡的
    public boolean isBalanced2(TreeNode root) {
        return maxDepth2(root) >= 0;
    }

    public int maxDepth2(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        int leftHeight = maxDepth2(root.left);
        if (leftHeight < 0) return -1;

        int rightHeight = maxDepth2(root.right);
        if (rightHeight < 0) return -1;

        if (Math.abs(leftHeight - rightHeight) <= 1) {
            return Math.max(leftHeight, rightHeight) + 1;
        } else {
            return -1;
        }
    }


    //力扣101.对称二叉树 (简单题目)
    public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
        if (root == null) return true;
        return isSymmetricChild(root.left, root.right);
    }

    public boolean isSymmetricChild(TreeNode leftTree, TreeNode rightTree) {
        if(leftTree != null && rightTree == null || leftTree == null && rightTree != null) {
            return false;
        }
        if (leftTree == null && rightTree == null) {
            return true;
        }
        if (leftTree.val != rightTree.val) {
            return false;
        }
        //走到这说明根节点不为空，并且值相同
        //最后判断左子树的左和右子树的右是否相同
        //       左子树的右和右子树的左是否相同
        return    isSymmetricChild(leftTree.left,rightTree.right)
               && isSymmetricChild(leftTree.right,rightTree.left);
    }
    //Queue<Integer> queue = new LinkedList<>(); 为了看queue中是不是右.empty方法，没有，只有.isEmpty

    //层序遍历 力扣102.二叉树的层序遍历 (中等题目)
    public List<List<Integer>> levelOrder2(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return null;
        }
        List<List<Integer>> list = new ArrayList<>();

        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        while (!queue.isEmpty()) {
            int size = queue.size();
            List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
            while (size != 0) {
                TreeNode cur = queue.poll();  //弹出这个节点并打印
                //System.out.print(cur.val + " ");
                list1.add(cur.val);
                size--;
                //下面就是把根的左右子树给入到队列中
                if(cur.left != null) {
                    queue.offer(cur.left);
                }
                if(cur.right != null) {
                    queue.offer(cur.right);
                }
            }
            //出现的就是左视图
            System.out.print(list1.get(0) + " ");
            list.add(list1);
        }
        return list;
    }

}
